¿Qué es la energía eólica y cómo funciona la turbina eólica?

Encontrar fuentes de energía ecológicas en el mundo moderno aumenta constantemente debido a los profundos impactos de los combustibles fósiles, incluido el calentamiento global, el cambio climático, el deterioro de la calidad del aire, las lluvias ácidas y los derrames de petróleo. La energía solar y eólica son los dos jugadores más importantes en el mundo de la energía verde. Casi todo el mundo entiende qué es la energía solar. Sin embargo, la energía eólica es el tema menos explorado entre la población.

Cuando sopla el viento, lo llamamos energía del viento. Para entender mejor la energía eólica, sería beneficioso estar en sintonía con su naturaleza y de dónde proviene. De esa manera, puede reconocer los desafíos y los beneficios de utilizarlo.

La energía eólica es un tipo de energía cinética, o simplemente energía en movimiento provocada por el efecto del sol sobre la atmósfera. Naturalmente, los rayos del sol calientan la atmósfera de manera desigual. Todo el proceso de calentamiento, junto con la rotación de la tierra, produce viento que se dispersa por las diferentes superficies terrestres. El mismo viento se puede aprovechar para hacer girar turbinas y, en consecuencia, generar electricidad.

En otras palabras, los vientos son causados ​​por el calentamiento desigual de la atmósfera por parte del sol, la rugosidad de la superficie de la Tierra y la rotación de la Tierra. Los patrones de flujo de los vientos son cambiados por la topografía de la tierra, el agua y las plantas. Las turbinas eólicas modernas utilizan este flujo de aire para generar electricidad. Nosotros, los humanos, usamos este flujo de viento para varios propósitos, por ejemplo: generar electricidad, secar la ropa, navegar, etc.

La energía eólica hoy en día es la forma más limpia y confiable de generar electricidad. La energía eólica no produce emisiones tóxicas ni emisiones que atrapan el calor que contribuyen al calentamiento global. El hecho de que la energía eólica sea el recurso energético más ampliamente disponible, abundante y cada vez más rentable, lo convierte en una alternativa viable a los combustibles fósiles que dañan nuestra salud y amenazan el medio ambiente.

El término energía eólica describe el proceso mediante el cual se utiliza el viento para generar energía mecánica o electricidad. Los aerogeneradores convierten la energía cinética de la energía eólica en potencia mecánica.

Esta energía mecánica se puede usar para ciertas actividades (como la molienda de arroz o el bombeo de agua) o un generador puede convertir la energía mecánica en energía eléctrica en el hogar, el negocio, las escuelas u otras instalaciones.

Antes de ver cómo una turbina genera electricidad, sería útil conocer los tipos y componentes de una turbina.

Tipos de aerogeneradores

Las turbinas eólicas modernas se dividen en dos grupos básicos; el rotor de eje horizontal, como los molinos de viento agrícolas tradicionales utilizados para bombear agua, y el rotor de eje vertical, como el modelo Darrieus estilo batidor de huevos, llamado así por su inventor francés. La mayoría de las grandes turbinas eólicas modernas son turbinas de eje horizontal.

El más común es el rotor de eje horizontal, que por excelencia viene con tres palas. Las turbinas de tres álabes operan «contra el viento» (Alabes mirando hacia el viento). Una turbina se puede instalar en tierra o frente a la costa en grandes masas de agua, como lagos y océanos. La turbina eólica marina es una nueva tecnología que falta en la mayoría de los países; sin embargo, los respectivos departamentos de energía de los países están trabajando las 24 horas para que la tecnología esté disponible. Sin embargo, Estados Unidos lanzó recientemente su primera turbina en alta mar.

Componentes de una turbina eólica

  1. Rotor y palas de rotor

El rotor es un componente vital de una turbina porque, con la ayuda de las palas, es responsable de convertir la energía cinética del viento en el movimiento mecánico de rotación. Las palas del rotor suelen estar hechas de fibra de carbono o plástico reforzado con fibra de vidrio. El perfil de la pala de la turbina imita el del ala de un avión.

  1. Nacelle (consiste en un tren de transmisión)

La góndola prácticamente sostiene el centro neurálgico de la turbina, que consta de la caja de cambios, el generador, el equipo electrónico, el acoplamiento y los frenos y otros componentes. Debe estar conectado a la torre mediante cojinetes para que gire siguiendo la dirección del viento.

  1. torre y cimiento

Para asegurar la estabilidad de una turbina, se construye una base con respecto a la consistencia del suelo subyacente. La construcción de la torre debe poder soportar el peso de las palas del rotor y la góndola. También debe ser capaz de absorber las cargas estáticas masivas provocadas por la energía eólica en constante cambio.

El funcionamiento de un aerogenerador es exactamente lo contrario al de un ventilador. En un ventilador, la electricidad generada se utiliza para producir viento. Por otro lado, las turbinas utilizan el viento para generar electricidad.

El generador produce electricidad utilizando el mismo principio que un generador de su automóvil (dependiendo de la turbina). La poderosa energía cinética del viento hace girar las palas de la turbina, lo que eventualmente hace girar el eje conectado al generador. El generador aprovecha el movimiento giratorio del eje para hacer girar un rotor, que consta de imanes cargados situados uno frente al otro. El rotor también está rodeado de bucles de alambre de cobre. El rotor magnético dentro del generador en el eje de alta velocidad gira dentro de bucles de alambre de cobre que se enrollan alrededor de un núcleo de hierro. El rotor giratorio crea una «inducción electromagnética» a medida que gira alrededor del interior del núcleo a través de las bobinas que producen electricidad. El viento también se puede utilizar como fuerza mecánica para realizar tareas como moler granos o bombear agua en viviendas y establecimientos comerciales.

Después de la generación de electricidad, la siguiente etapa es la distribución. La electricidad generada debe pasar por un transformador para reforzar su voltaje y permitir su transporte a largas distancias. La corriente es recibida por cajas de fusibles y centrales eléctricas, que la convierten a un voltaje mucho más bajo que permite un uso seguro en hogares y establecimientos comerciales.

Ventajas de la energía eólica

  1. La energía eólica es ecológica

La energía eólica genera electricidad sin emisión de dióxido de carbono, que contamina el medio ambiente y puede alterar el clima. Es una fuente limpia de combustible ya que produce electricidad sin los peligrosos contaminantes ambientales que emanan de la quema de carbón, por ejemplo, azufre y nitrógeno, que pueden generar mercurio, lluvias ácidas y muchos otros contaminantes.

  1. La energía eólica es relativamente barata.

El hecho de que sea renovable lo convierte en una fuente de energía rentable en el mundo moderno. Los costos de la energía eólica generalmente oscilan entre 4 y 6 centavos por kilovatio/hora. Esto, sin embargo, depende del recurso eólico y del financiamiento específico.

  1. La energía eólica ha permitido que la electricidad llegue a lugares remotos

El advenimiento de la energía eólica permitió la alimentación de lugares remotos, por ejemplo, comunidades rurales y montañosas remotas, lo que ha llevado a la multiplicación de las actividades económicas.

  1. Es una fuente constante y confiable de electricidad.

Los vientos son provocados por el sol que calienta la atmósfera, las irregularidades de la superficie terrestre y la rotación de la tierra. Idealmente, esto significa que mientras sople el viento y brille el sol, la energía producida se aprovechará continuamente para producir electricidad. Cuando se complementa con electricidad solar, la energía eólica es un gran recurso tanto para los países desarrollados como para los países en desarrollo para garantizar una fuente de electricidad constante y confiable.

  1. Los aerogeneradores ocupan menos espacio

La central eléctrica promedio ocupa mucho más espacio que una turbina eólica, lo que significa que se puede construir en una granja o rancho existente. Esta es una gran victoria para los habitantes rurales ya que se impulsa la economía. Los ganaderos y agricultores pueden seguir trabajando en sus fincas ya que la turbina eólica ocupa solo una fracción de la finca. Las personas u organizaciones que construyen turbinas también envían pagos a los terratenientes y ganaderos, garantizándoles una forma de ingresos.

  1. La energía eólica contribuye a la creación de empleo

Según el Informe Wind Vision, solo en 2014 se invirtieron más de $ 8 mil millones de capital privado en el sector eólico de EE. UU. Esto aportó más de 73.000 puestos de trabajo en la economía. Para 2050, el mismo informe proyecta que la energía eólica podrá sustentar más de 600.000 puestos de trabajo en diferentes sectores.

Desventajas de la energía eólica

  1. La energía eólica es variable

No todas las áreas son ideales para la instalación de aerogeneradores. Los patrones de viento cambian todos los días (no todos los días son ventosos). Debido a la naturaleza variable de la energía eólica, no se puede confiar en ella como única fuente de energía.

Las turbinas eólicas pueden interferir con la belleza natural del paisaje y causar contaminación acústica.

La mayoría de los agricultores y ganaderos pueden resistirse a la instalación de turbinas por temor a que puedan afectar la estética natural del entorno circundante. Aunque las turbinas tienen un impacto mucho menor en el medio ambiente en comparación con las centrales eléctricas tradicionales, sigue habiendo preocupaciones sobre el ruido producido por las turbinas y los efectos visuales en el paisaje. De hecho, el ruido que emana de las turbinas comerciales puede equipararse al de un pequeño motor a reacción.

  1. Las palas de las turbinas pueden representar un gran peligro para las especies de aves locales

A lo largo de los años, se han recibido muchos informes de muertes de aves como resultado de golpes con cuchillas giratorias. Los propietarios y fabricantes de turbinas eólicas han tratado de mitigar el problema ubicando correctamente las turbinas y adoptando los avances tecnológicos. A pesar de todos estos esfuerzos, todavía se están produciendo muertes de aves, lo que amenaza con acabar con ciertas especies de aves.

  1. La infraestructura inicial es costosa

Es un hecho que los sitios eólicos notables están situados lejos de las ciudades donde se requiere la mayor cantidad de electricidad. Además de la instalación de turbinas, se deben cubrir los enormes costos de distribución de electricidad a las ciudades.

La energía eólica produce mucha menos electricidad en comparación con las centrales eléctricas de combustibles fósiles. Aunque la energía eólica es una fuente limpia de combustible, el combustible fósil todavía le gana en capacidad de generación de electricidad.

Las turbinas eólicas, que forman parte de las energías renovables, han desempeñado un papel importante en la reducción de nuestra dependencia de los combustibles fósiles al ofrecer algunas soluciones excelentes para generar electricidad. La energía eólica produce más del 20% de la electricidad en algunos países.

Los científicos predicen que este porcentaje aumentará en los próximos años a medida que más y más países destinen parte de su presupuesto a aumentar su dependencia de estas fuentes de energía renovables, reduciendo así los niveles de contaminación y el calentamiento global. Todo esto es parte de la lucha para reducir el cambio climático inducido por el calentamiento global y reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

Referencias: Energía , National Geographic
Crédito de la imagen: Marco

Author: poweb

Diseñador web, siempre he querido poner mi granito de arena para la conservación del planeta. Lo intento con esta web y algunas otras.

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